(57)【要約】【課題】電極基板の加工精度とギャップ形状の自由度を高め、加工コストを下げること、及びエッチングの終点を数値によって確実に管理することができる静電アクチュエータの製造方法等を提供する。【解決手段】第１の基板２と、第２の基板４とを備え、振動板２３と対向電極４２の間に電圧を印加することによりこれらの間に静電力を発生させて、振動板２３を変位させる静電アクチュエータの製造方法であって、第２の基板４を、第２の基板４の表面に転写層４ｂを設けたのち転写層４ｂにナノインプリント法によって凹凸部を形成する第１の工程と、転写層４ｂの凹凸部をドライエッチング法を用いて第２の基板４に転写して電極溝４１を形成する第２の工程とによって製造し、この第２の基板４に転写された電極溝４１に対向電極４２を設けるようにした。【選択図】図１
2007111950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板を有する第１の基板と、電極溝を有し該電極溝に前記振動板とギャップを隔てて対向する対向電極が設けられた第２の基板とを備え、前記振動板と対向電極の間に電圧を印加することによりこれらの間に静電力を発生させて、前記振動板を変位させる静電アクチュエータの製造方法において、
前記第２の基板を、該第２の基板の表面に転写層を設けたのち該転写層にナノインプリント法によって凹凸部を形成する第１の工程と、該転写層の凹凸部をドライエッチング法を用いて前記第２の基板に転写して電極溝を形成する第２の工程とによって製造し、該第２の基板に転写された電極溝に対向電極を設けることを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項２】
前記転写層の凹凸部以外の部分にエッチングを停止させるエッチングストップ層を形成し、該エッチングストップ層が前記転写層より露出するまでドライエッチングを行うことを特徴とする請求項１記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項３】
前記転写層の凹凸部以外の部分を凹凸部より薄くすることを特徴とする請求項１または２記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項４】
前記エッチングストップ層をアルミナによって形成したことを特徴とする請求項２記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項５】
前記第２の基板の主成分を硼珪酸ガラスとしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項６】
前記転写層をＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）によって製造することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項７】
マスターから複製したニッケル型よりなる押し型を用いて、前記転写層をナノインプリント法によって前記凹凸部を形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項８】
前記凹凸部に傾斜部を設けたことを特徴とする請求項７記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項９】
前記凹凸部を多段構造にしたことを特徴とする請求項７記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
前記エッチングストップ層が露出して開口率が変化したときに該開口率の変化を検出して、前記ドライエッチングの終点を検出することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１１】
プラズマ中のフッ素成分量の変化を検知してドライエッチングの終点を検出することを特徴とする請求項１０記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１２】
前記第２の基板に陽極接合により前記第１の基板を接合することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造することを特徴とする液滴吐出装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法を適用してデバイスを製造することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出装置の製造方法およびデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、印刷速度の高速化及びカラー化を目的として、ノズル列を複数有するインクジェットヘッドが求められている。ノズルは高密度化するとともに高駆動周波数化しており、インクジェットヘッド内のアクチュエータ構造は、ますます複雑化する傾向にある。
このようなインクジェットヘッドにおいて、従来の電極基板の製造方法においては、グレースケールマスク（面積諧調マスク）によって露光する等倍露光や、焦点をフォトレジスト層表面からずらして露光する縮小露光を用いて、傾斜部を有する凹部をフォトレジスト層に形成し、その凹部をドライエッチングによって電極基板に転写して、傾斜部を有するギャップを形成する技術があった（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４７６２８号公報（第４頁、図３）
【特許文献２】特開２００２−４６２６６号公報（第４−６頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び２に記載された技術では、高精度にギャップ形状を制御することは困難であり、またギャップの表面も荒れてしまう。このため、電極基板の製造方法において、電極基板の素材を硼珪酸ガラスとし、電極基板上の微小ギャップをプレス成形で加工することも考えられる。
また、上記のドライエッチング工程において、ドライエッチングの終点を検出する場合に、終点検出層としてＳｉＯＮ層を成膜し、プラズマ発光における窒素由来の発光波長をモニタリングすることで終点を検出して、ドライエッチングの深さ精度を高める技術があった（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、電極基板上の微小ギャップをプレス成形で加工するようにすると、硼珪酸ガラスの軟化点は８００℃程度と非常に高温であるので、押し型の耐久性が大幅に低下する。８００℃でも利用することができる押し型は、石英や単結晶シリコン、超硬合金に限られ、これらの素材によって押し型を成形することは困難を伴う。
また、プラズマ発光における窒素由来の発光波長をモニタリングすることによって終点を検出する場合は、不純物の多い硼珪酸ガラス等の加工には不向きである。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、電極基板の加工精度とギャップ形状の自由度を高め、加工コストを下げること、及びエッチングの終点を数値によって確実に管理することができる静電アクチュエータの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出装置の製造方法及びデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、振動板を有する第１の基板と、電極溝を有しこの電極溝に振動板とギャップを隔てて対向する対向電極が設けられた第２の基板とを備え、振動板と対向電極の間に電圧を印加することによりこれらの間に静電力を発生させて、振動板を変位させる静電アクチュエータの製造方法であって、第２の基板を、第２の基板の表面に転写層を設けたのち転写層にナノインプリント法によって凹凸部を形成する第１の工程と、転写層の凹凸部をドライエッチング法を用いて第２の基板に転写して電極溝を形成する第２の工程とによって製造し、この第２の基板に転写された電極溝に対向電極を設けるようにしたものである。
このため、自由度の高い形状のギャップを第２に基板上に押し型の精度と同等な精度で一括して形成することができる。なお、製造工程において転写層に形成された凹凸部はエッチング耐性が高いので、転写精度が良好である。また、第２の基板上に設けた転写層を確実に除去するようにしたので、第２の基板に第１の基板を確実に接合することができる。
【０００８】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、転写層の凹凸部以外の部分にエッチングを停止させるエッチングストップ層を形成し、このエッチングストップ層が転写層より露出するまでドライエッチングを行うようにしたものである。これにより、第２の基板上に設けた転写層を確実に除去するようにしたので、第２の基板に第１の基板を確実に接合することができる。
【０００９】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、転写層の凹凸部以外の部分を凹凸部より薄くして、凹凸部が周囲から突出する構造としたものである。凹凸部を周囲から突出させることで、押し型から転写層にパターンを転写した際に、転写層が収縮して押し型を噛み、押し型を転写層から剥離することができなくなるという現象を、構造的に回避することができる。
【００１０】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、エッチングストップ層をアルミナによって形成したものである。アルミナはエッチング耐性が高いため、ストップ層として確実に機能する。
【００１１】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、第２の基板の主成分を硼珪酸ガラスとしたものである。硼珪酸ガラスの熱膨張係数がシリコンと近似しているため、高温プロセスを用いても、第１の基板と第２の基板の部材間の熱膨張係数差による破壊が起こることはない。
【００１２】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、転写層をＳＯＧによって製造するようにしたものである。ＳＯＧはガラスと同等のエッチング耐性を有するので、転写層のパターンを第２の基板にエッチングで転写する際に、同等の精度で転写することができる。
【００１３】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、マスターから複製したニッケル型よりなる押し型を用いて、転写層にナノインプリント法によって凹凸部を形成するようにしたものである。この場合、押し型の耐久性が良好で、マスターからの複製も容易であるため、消耗品である押し型のコストを低く抑えることができる。
【００１４】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、凹凸部に傾斜部を設けたものである。このため、対向電極は溝部の傾斜端部近傍で第１の基板の振動板と当接し、この当接位置において当接開始点のギャップを零とすることができる。よって、この当接位置での振動板の当接開始電圧を下げることができ、振動板の当接開始電圧を理論上零ボルトにすることができる。このため、駆動電圧の低減をはかりつつ、充分な発生力を得ることができる。
【００１５】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、凹凸部を多段構造にしたものである。このため、対向電極は電極溝の最浅部でキャビティ基板の振動板と最接近しており、この位置を当接開始点とすることができる。よって、この当接開始点で振動板の当接開始電圧を下げることができ、振動板の当接開始電圧を単段構造よりも小さくすることができる。そして、振動板の各部分が段階的に対向電極に吸引されることにより、微小なインク圧力波動が発生し、インク小滴が分断して噴射される。このため駆動電圧の低減をはかりつつ、充分な発生力を得ることができる。
【００１６】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、エッチングストップ層が露出して開口率が変化したときにこの開口率の変化を検出して、ドライエッチングの終点を検出するようにしたものである。このため、エッチングの終点を数値で管理することができ、品質を安定させることができる。
【００１７】
また、本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、プラズマ中のフッ素成分量の変化を検知してドライエッチングの終点を検出するようにしたものである。このため、エッチングの終点をプラズマ中のフッ素成分量の変化を検知することによって管理して、品質を安定化させることができる。
【００１８】
本発明に係る静電アクチュエータの製造方法は、第２の基板に陽極接合により第１の基板を接合するようにしたものである。陽極接合によるため、第１の基板と第２の基板を強固に接合することができる。また、第２の基板の熱膨張係数が第１の基板と近似しているため、高温プロセスを用いても第１、第２の基板の部材間の熱膨張係数差による破壊が起こることはない。
【００１９】
また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの製造方法は、上記のいずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法を適用して液滴吐出ヘッドを製造するようにしたものである。これにより、静電アクチュエータの構造が複雑であるにもかかわらず、吐出特性が向上した液滴吐出ヘッドを安価に提供することができる。
【００２０】
本発明に係る液滴吐出装置の製造方法は、上記の液滴吐出ヘッドの製造方法を適用して液滴吐出装置を製造するようにしたものである。これにより、吐出特性が向上した液滴吐出ヘッドを備えた液滴吐出装置を得ることができる。
【００２１】
本発明に係るデバイスの製造方法は、上記いずれかに記載の静電アクチュエータの製造方法を適用してデバイスを製造するようにしたものである。これにより、吐出特性の良好なデバイスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
実施の形態１．
図１は本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッド縦断面図である。なお、以下では、図１の上側を「上」、下側を「下」として説明する。図に示すように、インクジェットヘッド１は、キャビティ基板２（第１の基板）の上面にノズル基板３が接合され、キャビティ基板２の下面に電極基板４（第２の基板）が接合されている。すなわち、インクジェットヘッド１は、下方から上方へ電極基板４、キャビティ基板２、ノズル基板３が順次積層された３層構造となっている。
【００２３】
キャビティ基板２は、ノズル基板３との間で、共通インク室２１と、複数のインク吐出室２２とを区画形成するように溝が形成され、ノズル基板３には、キャビティ基板２との間で、共通インク室２１と複数のインク吐出室２２とを連通させるインクオリフィス３１を区画形成するように溝が形成されている。すなわち、キャビティ基板２とノズル基板３との間には、共通インク室２１と、インクオリフィス３１、複数のインク吐出室２２が区画形成されている。このようなキャビティ基板２およびノズル基板３は、それぞれ、シリコンを主材料として構成されている。ノズル基板３には、各インク吐出室２２の先端側に対応する位置にノズル孔３２が形成されており、ノズル孔３２はインク吐出室２２に連通している。なお、キャビティ基板２の各インク吐出室２２の下壁部分は薄肉とされており、上下方向に弾性変位可能な振動板２３として機能するようになっている。
【００２４】
電極基板４は硼珪酸ガラスを主材料として構成されており、キャビティ基板２との接合面には、各振動板２３に対応した位置に、先方に向けて下方傾斜する電極溝４１が形成されている。なお、キャビティ基板２と電極基板４とは熱膨張係数が近似する材料によって構成されている。
【００２５】
電極基板４の電極溝４１の底面にはＩＴＯ等からなる個別電極４２（対向電極）が設けられており、個別電極４２は電極溝４１の傾斜端部近傍でキャビティ基板２の振動板２３と当接しており、この当接位置４２ａにおいて当接開始点のギャップを零にすることができる。よって、この当接位置４２ａで振動板４２の当接開始電圧を下げることができ、振動板４２の当接開始電圧を理論上ゼロボルトにすることができる。こうして、振動板２３は、個別電極４２に対応する電極として機能するようにしてある。なお、個別電極４２は、電極基板４の後方まで引き出され、その後端近傍が、外部配線接続用の電極取出し部４７となっており、この電極取出し部４７には、個別電極４２と振動板２３との間に電圧を印加する電圧印加手段（図示せず）が接続されている。
【００２６】
電極基板４には、共通インク室２１に連通するインク供給口４３が形成されている。インクは、外部のインクタンク（図示せず）から、インク供給口４３を通って共通インク室２１に供給され、ここからインクオリフィス３１を通って、各インク吐出室２２に供給される。このようにして構成されたインクジェットヘッド１では、振動板２３と個別電極４２と電圧印加手段（図示せず）とが静電アクチュエータを構成している。
【００２７】
すなわち、電圧印加手段が振動板２３と個別電極４２との間に駆動電圧を印加すると、振動板２３と個別電極４２との間に静電気力が発生する。これにより、振動板２３が個別電極４２側へ撓んで変位し、インク吐出室２２の容積が拡大する。次に、駆動電圧を解除すると、振動板２３はその弾性復帰力によって復帰し、インク吐出室２２の容積が急激に収縮する。このときに発生するインク圧力により、インク吐出室２２を満たすインクの一部が、このインク吐出室２２に連通しているノズル孔３２からインク滴として吐出される。
【００２８】
次に、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法について説明する。図２〜図８はインクジェットヘッド１の製造工程を示す説明図である。
【００２９】
［１］キャビティ基板の不純物拡散層および絶縁膜形成工程
（ａ）  まず、図２（ａ）に示すように、下面が研磨されたシリコンよりなるキャビティ基材２ａを用意する。次に、キャビティ基材２ａの下面に不純物をドープし、不純物拡散層２３ａを形成する。不純物としては、ボロン等が挙げられる。この不純物拡散層２３ａは、インクジェットヘッドにおいて振動板２３を構成するものである。また、この不純物拡散層２３ａは、エッチング液に対するエッチング速度がキャビティ基材２ａと異なるので、後工程で行うキャビティ基材２ａのエッチングに際して、エッチングの停止層として機能する。したがって、この不純物拡散層２３ａの厚さを制御することによって、所望の厚さの振動板２３を形成することができる。なお、不純物拡散層２３ａは、キャビティ基材２ａに比べて低抵抗性であることから、特に、振動板２３となる部分においては、共通電極として良好な導電性が得られる。
【００３０】
（ｂ）  続いて、図２（ｂ）に示すように、不純物拡散層２３ａの表面に絶縁膜６３を形成する。絶縁膜６３としては、ＳｉＯ2 等の酸化膜系絶縁膜、Ｓｉ3Ｎ4等の窒化膜系絶縁膜等が挙げられる。絶縁膜６３の形成方法としては、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学成膜法（ＣＶＤ）、スパッタリング等の物理成膜法等が挙げられる。
【００３１】
[２]  電極基板の作製工程
（ａ）  次に、電極基板４を作製する。まず、図３（ａ）に示すように、電極基材４ａを用意する。電極基材４ａは、シリコンと熱膨張係数が近い硼珪酸ガラスのようなガラスを主材料としており、これによりシリコン製のキャビティ基板２と硼珪酸ガラス製の電極基板４との熱膨張係数が近似するため、熱変化に起因する剥離などの問題を抑制することができる。すなわち、キャビティ基板２と電極基板４を接合するに際して、これらの基板２，４に生じる応力が小さく抑えられ、基板の破損を防止することができる。
【００３２】
（ｂ）  次に、図４（ｂ）に示すように、電極基材４ａ上に、無機ＳＯＧ（スピン−オン−グラス、Ｓｐｉｎ−ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）からなる転写層４ｂを塗布する。
【００３３】
（ｃ）  次に、図４（ｃ）に示すように、押し型８１を、転写層４ｂの上部より押圧する。この場合の押し型８１は、マスターから複製したニッケル（Ｎｉ）型で、平面部より下方に断面ほぼ台形状に突設した突設部８１ａを有し、一方が平面部に対してほぼ直交する高さ面８１ｂを形成し、その対向辺に傾斜面８１ｃを形成され、これらの辺の間に挟まれて底面８１ｄを形成する。
こうして、押し型８１を転写層４ｂの上部より転写層４ｂに押圧すると、転写層４ｂに押し型８１の形状と凹凸パターンが反転した形状のギャップ形状が、ナノインプリント法によって低温で転写される。すなわち、転写層４ｂに断面ほぼ台形状のギャップが形成され、そのギャップは立設面４１ｂ、傾斜面４１ｃ及び底面４１ｄよりなる凹部４１０を形成する（図３（ｄ）参照）。
【００３４】
（ｄ）  そして、図３（ｄ）に示すように、押し型８１を転写層４ｂより剥離させ、そののち、転写層４ｂを焼成する。
【００３５】
（ｅ）  次に、転写層４ｂのパターンを、図４（ｅ）に示すように、ドライエッチングする。こうすると、転写層４ｂがエッチングされて、電極基材４ａ上にギャップ形状のパターンが形成されていく。図４（ｅ）は、電極基材４ａの前側、後側に転写層の一部が残っている状態を示している。
【００３６】
（ｆ）そして、ドライエッチングが終了すると、図４（ｆ）に示すように、転写層４ｂのパターンが電極基材４ａ上に写し取られ、電極溝４１が形成される。この際、転写層４ｂは完全にエッチングされた状態にある。
【００３７】
（ｇ）  次に、図４（ｇ）に示すように、上面の全体、すなわち電極溝４１が形成された側の上面全体に、個別電極４２となるＩＴＯ４２０をスパッタにより成膜する。
【００３８】
（ｈ）  次に、ＩＴＯ４２０上に、フォトリソグラフィ法によって、個別電極４２に対応する平面形状のフォトレジストを形成する。そして、このフォトレジストをマスクとして、ＩＴＯ４２０をエッチングした後、フォトレジストを剥離除去する。これにより、図４（ｈ）に示すように、電極基材４ａの電極溝４１に個別電極４２が形成される。
【００３９】
次に、図４（ｉ）に示すように、サンドブラストでインク供給孔４３ａを開ける。
以上の工程により電極基板４が作製される。
【００４０】
［３］キャビティ基材と電極基板の接合工程
（ａ）次に、図５（ａ）に示すように、電極基板４とキャビティ基材２ａとを、電極基板４２の電極溝４１側の面と、キャビティ基材２ａの絶縁膜６３側の面とが対向するようにして配置する。
（ｂ）そして、図５（ｂ）に示すように、電極基板４とキャビティ基材２ａとを陽極接合によって接合し、接合基板７１を形成する。
【００４１】
［４］インク吐出室、共通インク室および電極取出し部形成工程
（ａ）次に、図６（ａ）に示すように、キャビティ基材２ａの上側をグラインダー等で切削し、キャビティ基材２ａを薄板化する。
ついで、キャビティ基材２ａの上面全体にウェットエッチングを行い、さらにキャビティ基材２を薄板化する。エッチング液としては、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液等を用いる。
このように、キャビティ基材２ａを切削加工とエッチングの２段階で薄板化すると、切削加工によって比較的厚い厚さ分を高速で切削することができ、また、エッチングによって、キャビティ基材２ａの切削された加工面を比較的滑らかで欠陥の少ない面とすることができる。したがって、キャビティ基材２ａを短時間で薄板化することができ、また良好な表面を得ることができる。
【００４２】
（ｂ）次に、図６（ｂ）に示すように、キャビティ基材２ａの上に、ＳｉＯ2 膜７２を成膜する。ＳｉＯ2 膜７２の成膜方法としては、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学成膜法（ＣＶＤ）、スパッタリング等の物理成膜法等を用いる。
【００４３】
（ｃ）そして、このＳｉＯ2 膜７２上に、フォトリソグラフィ法によって、共通インク室２１、インク吐出室２２および電極取出し部４７に対応する部分に開口部を有するフォトレジストを形成する。そして、このフォトレジストをマスクとして、ＳｉＯ2 膜７２をエッチングする。このとき、図６（ｃ）に示すように、インク吐出室２２および電極取出し部４７に対応する部分２２ａ，４７ａではＳｉＯ2 膜７２がほぼ完全に除去されるようにし、共通インク室２１に対応する部分２１ａではＳｉＯ2 膜７２が一部残るようにエッチング（ハーフエッチング）する。
【００４４】
（ｄ）その後、図６（ｄ）に示すように、水酸化カリウム水溶液によって、共通インク室２１、インク吐出室２２および電極取出し部４７に対応する部分２１ａ，２２ａ，４７ａのキャビティ基材２ａを、インク吐出室２２および電極取出し部４７に対応する部分２２ａ，４７ａで不純物拡散層２３ａが露出するまでエッチングする。水酸化カリウム水溶液に対するエッチングレートは、キャビティ基材２ａよりも不純物拡散層２３ａの方が小さいので、この不純物拡散層２３ａが露出したところで確実にエッチングを停止することができる。一方、共通インク室２１に対応する部分２１ａでは、水酸化カリウム水溶液によるエッチング開始時間を、インク吐出室２２および電極取出し部４７に対応する部分２２ａ，４７ａよりも遅らせているので、不純物拡散層２３ａ上にキャビティ基材２ａが薄く残存した状態でエッチングが終了する。このとき、インク吐出室２２に対応する部分２２ａに残存した層は振動板２３となるので、その厚さが適正範囲であることが重要となる。
【００４５】
（ｅ）次に、図７（ｅ）に示すように、フッ酸水溶液を使用して、キャビティ基材ａの表面に残存するＳｉＯ2 膜を除去する。
（ｆ）そして、図７（ｆ）に示すように、共通インク室２１に対応する部分２１ａの底部を、例えばレーザー加工によって開口し、インク供給孔４３ａと共通インク室２１とを連通させてインク供給口４３を形成する。
以上の工程によってキャビティ基板２が作製される。
【００４６】
［５］キャビティ基板とノズル基板の接合工程
（ａ）次に、図８（ａ）に示すように、キャビティ基板２と、インクオリフィス３１およびノズル孔３２が形成されたノズル基板３とを、ノズル孔３２がインク吐出室２２となる部分の先端付近となるようにして接合する。これにより、キャビティ基板２とノズル基板３との間に、共通インク室２１、インク吐出室２２およびインクオリフィス３１が画成される。
【００４７】
（ｂ）そして、このようにして形成された積層体を、図８（ｂ）に示すようにチップ毎にダイシングすることによって、インクジェットヘッドが製造される。
【００４８】
本実施の形態１によれば、電極基材４ａに転写層４ｂを形成し、この転写層４ｂに低温で成形可能なナノインプリント法でギャップに対応する凹凸部４１０を形成し、この凹凸部４１０を電極基材４ａ側に転写するようにしたので、自由度の高い形状のギャップを第２の基板４上に押し型８１の精度と同等な精度で一括して形成することができる。なお、製造工程において転写層４ｂに形成された凹凸部４１０は電極基材４ａと同等のエッチング耐性を有するので、同等の精度で転写できる。また、第２の基板上に設けた転写層を確実に除去するようにしたので、陽極接合によって、電極基板４をキャビティ基板２と強固に接合することができる。このようにして接合した後でも、電極基板４の熱膨張係数がキャビティ基板２の熱膨張係数と近似しているため、高温プロセスを用いても両部材間の熱膨張係数差による破壊が起こることはない。こうして複雑なアクチュエータ構造を有する液滴吐出ヘッドを、吐出特性を向上させ、かつ安価に提供することができる。
【００４９】
実施形態２．
図９は本発明の実施の形態２にかかるインクジェットヘッド１の製造工程のうち、電極基板４の製造工程を示す説明図である。なお、電極基板４の製造工程以外の製造工程は、実施の形態１で示した製造工程と実質的に同一なので、説明を省略する。
[２]  電極基板の作製工程
（ａ）電極基板４を製造するには、まず、図９（ａ）に示すように、電極基材４ａを用意する。電極基材４ａは、シリコンと熱膨張係数が近い硼珪酸ガラスのようなガラスを主材料としている。そして、電極基材４ａの表面に、アルミのようなエッチングストップ層１００ａ，１００ｂをスパッタによって成膜し、パターンニング化する。
【００５０】
（ｂ）次に、図９（ｂ）に示すように、エッチングストップ層１００ａ，１００ｂを含む電極基材４ａ上に、無機ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ−ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）よりなる転写層４ｂを塗布する。
【００５１】
（ｃ）次に、図９（ｃ）に示すように、押し型８１を、転写層４ｂの上部より転写層４１に押圧する。この場合の押し型８１は、マスターから複製したニッケル（Ｎｉ）型で、平面部より下方にほぼ断面台形状に突設した突設部８１ａを有し、一方が平面部に対してほぼ直交する高さ面８１ｂを構成し、その対向辺が傾斜面８１ｃを構成し、これらの辺の間に挟まれて底面８１ｄを構成する。
こうして、押し型８１を転写層４ｂの上部より転写層４ｂに押圧すると、転写層４ｂに押し型８１の形状と凹凸パターンが反転した形状のギャップ形状がナノインプリント法によって低温で転写される。すなわち、転写層４ｂに断面ほぼ台形状のギャップが形成され、そのギャップは立設面４１ｂ、傾斜面４１ｃ及び底面４１ｄよりなる凹部４１０を形成する（図９（ｄ）参照）。
【００５２】
（ｄ）そして、図９（ｄ）に示すように、押し型８１を転写層４ｂより剥離させ、そののち、転写層４ｂを焼成する。
【００５３】
（ｅ）次に、図９（ｅ）に示すように、転写層４ｂのパターンをドライエッチングする。こうすると、転写層４ｂ側から電極基材４ａ側に、転写層４ｂに形成されたギャップ形状が形成されていく。図９（ｅ）は、転写層４ｂのドライエッチングが行われて、エッチング位置がエッチングストップ層１００ａ，１００ｂの表面に達した場合を示している。このとき、エッチングストップ層１００ａ，１００ｂは完全に露出しており、開口面積が大幅に減少する。また、エッチングストップ層１００ｂの前方（図の左側）に転写層４ｃが残っている。
【００５４】
（ｆ）さらに、そこから一定時間ドライエッチングを行うと、図９（ｆ）に示すように、エッチングストップ層１００ｂの前方の転写層４ｃがエッチングされ、ドライエッチングが終了する。
この場合のドライエッチングの終了は、エッチングの進行に伴って変化していた開口面積が、エッチングストップ層１００ａ，１００ｂが露出することで変化しなくなり、開口面積の変化が大幅に減少するので、プラズマ中のフッ素ラジカルの変化量をモニタリングして、プラズマ中のフッ素成分量の変化を検知することによって、ドライエッチングの終点を検出する。
【００５５】
（ｇ）そして最後に、エッチングストップ層をエッチングで除去する。
なお、上記の製造工程ののち、電極溝４１に個別電極４２を設ける工程は実施の形態１で示した場合と同様である（図示せず）。
【００５６】
本実施の形態２によれば、エッチングの終点を数値で管理するようにしたので、品質を安定させることができる。
【００５７】
実施形態３．
図１０は本発明の実施の形態３にかかるインクジェットヘッド１の製造工程のうち、電極基板４の製造工程を示す説明図である。なお、実施の形態２と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
[２]  電極基板の作製工程
（ａ）電極基板４を製造するには、まず、図１０（ａ）に示すように、電極基材４ａを用意し、電極基材４ａの表面に、アルミナなどのエッチングストップ層１００ａ，１００ｂ，１００ｃをスパッタによって成膜し、パターンニング化する。
【００５８】
（ｂ）次に、図１０（ｂ）に示すように、電極基材４ａ上に、無機ＳＯＧよりなる転写層４ｂを塗布する。
【００５９】
（ｃ）次に、図１０（ｃ）に示すように、押し型８１を、転写層４ｂの上部より押圧する。この場合の押し型８１は、マスターから複製したニッケル（Ｎｉ）型で、平面部より上方にほぼ断面台形状に奧設した奧設部８１ｅを有し、奧設部８１ｅの両側に同一高さの底面を有する前方突設部８２０及び後方突設部８３０を有する。
こうして、押し型８１を転写層４ｂの上部より転写層４ｂに押圧すると、転写層４ｂに押し型８１の形状と凹凸パターンが反転した形状のギャップ形状が、ナノインプリント法によって低温で転写される。すなわち、転写層４ｂに断面ほぼ台形状のギャップが形成され、そのギャップは、立設面４１ｂ、前側（図の右側）に向かって下方傾斜する傾斜面４１ｃ及びそれらの間に位置する底面４１ｄよりなる断面ほぼ台形状の凸部４１０、及び断面Ｌ字状の前方凹部４２０及び後方凹部４３０を形成する（図１０（ｄ）参照）。従って、このギャップは、転写層４ｂの凹凸部以外の部分が凹凸部より薄くなっている。
【００６０】
（ｄ）そして、図１０（ｄ）に示すように、転写層４ｂを焼成した後に、押し型８１を転写層４ｂより剥離する。
【００６１】
（ｅ）次に、図１０（ｅ）に示すように、転写層４ｂのパターンをドライエッチングする。こうすると、転写層４ｂ側から電極基材４ａ側に、転写層４ｂに形成されたギャップ形状が形成されていく。
この場合、エッチングストップ層１００ａ，１００ｂが設けられている部分ではエッチングが早期に停止し、エッチングストップ層１００ａ，１００ｂが設けられていない部分ではさらにエッチングが続けられる。
【００６２】
図１０（ｅ）は、転写層４ｂにドライエチイングが行われて、転写層４ｂがエッチングストップ層１００ａ，１００ｂの表面位置に達した状態を示している。このとき、エッチングストップ層１００ｂの前方（図の左側）に転写層４ｃが残っている。
【００６３】
（ｆ）さらにドライエッチングが行われると、エッチングストップ層１００ｂの前方に位置する転写層４ｃがエッチングされ、図１０（ｆ）に示すように、エッチングストップ層１００ａ〜１００ｂが完全に露出し、電極溝４１が形成されてドライエッチングが終了する。
【００６４】
（ｇ）そして最後に、エッチングストップ層をエッチングで除去する。
なお、上記の製造工程ののち、電極溝４１に個別電極４２を設ける工程は実施の形態１で示した場合と同様である（図示せず）。
【００６５】
本実施の形態３によれば、エッチングの終点を数値で管理するようにしたので、品質を安定化させることができる。また、押し型８１から転写層４ｂにパターンを転写し、そのまま焼成した際に、転写層４ｂに収縮が起こっても、転写層４ｂの凹凸部を周囲よりも突出させてあるので、転写層４ｂが押し型８１を噛んで、押し型８１が転写層４ｂから剥離できなくなるという現象を構造的に回避することができる。従って、押し型８１を押し当てたままで転写層４ｂを焼成することができ、ダレなどの少ないより高度な転写が可能となる。
【００６６】
実施の形態４
図１１は本発明の実施の形態４に係るインクジェットヘッドの縦断面図である。なお、図１と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態４に係るインクジェットヘッド１は、電極基板４に形成された電極溝４１及び個別電極４２の形状が、実施の形態１に示した電極溝４１及び個別電極４２の形状と異なっているが、それ以外の部分は、図１に示したインクジェットヘッド１と実質的に同一である。
【００６７】
電極基板４の転写層４ｂの上部には、キャビティ基板２の各振動板２３に対応した位置に、電極溝４１が形成されている。この電極溝４１は、電極基板４の先端側（図の左側）から後端側（図の右側）に段階的に小さくなるギャップＧ１、Ｇ２によって形成され、電極溝４１の底面が階段状になっている。すなわち、電極溝４１はその深さが異なる部分を有しており、深さが電極基板４の長手方向においてその先端から後端に向かって段階的に漸減し、多段構造（本実施の形態４では２段構造）を形成している。電極溝４１の底面には個別電極４２が設けられており、個別電極４２はギャップＧ２の後部でキャビティ基板２の下面と接合している。よって、この接合部４２ａで振動板４２の当接開始電圧を下げることができ、振動板４２の当接開始電圧を理論上ゼロボルトにすることができる。
【００６８】
このインクジェットヘッド１によれば、駆動電圧を印加したときに、振動板２３は、ギャップＧ２に対応する部分が先ず個別電極４２に吸引され、次にギャップＧ１に対応する部分が個別電極４２に吸引される。このように、振動板２３の各部分が段階的に個別電極４２に吸引されることにより、微小なインク圧力波動が発生し、インク小滴が分断して噴射される。こうして、駆動電圧の低減を図りつつ十分な発生力を得ることができ、良好なインク吐出特性を得ることができる。
【００６９】
本発明にかかるインクジェットヘッド１を製造するには、マスターから複製したＮｉ型の押し型（図示せず）を用い、この押し型には、電極基板４の転写層４ｂに転写すべき階段状をなす凹凸部が形成されている。この押し型を用いて、ナノインプリンタ法によって押し型のギャップ形状を転写層４ｂに低温で転写する。
その他の構成、作用、効果は、実施の形態１に示した場合と実質的に同様なので、説明は省略する。
【００７０】
実施の形態５．
実施の形態１，２，３では電極基板４のギャップ形状を断面ほぼ台形状に形成し、実施の形態４では段差状に形成したが、本実施の形態５ではギャップ形状を上方にコ字状に開口して形成したものである（図示せず）。
電極基板４の転写層４ｂの上部には、キャビティ基板２の各振動板２３に対応した位置に、上方にコ字状に開口した凹部が形成され、この凹部には個別電極４２が設けられている。
その他の、構成、作用、効果は、実施の形態１に示した場合と実質的に同様なので、説明は省略する。
【００７１】
実施の形態６
図１２は本実施の形態６にかかる液滴吐出ヘッドを搭載した液滴吐出装置の斜視図である。なお、図１２に示す液滴吐出装置２００は、一般的なインクジェットプリンタである。
本実施の形態６にかかる液滴吐出装置によれば、電極基板４の加工精度とギャップ形状の自由度が高く、静電アクチュエータは高密度かつ複雑な構造とすることができるため、液滴吐出装置の性能が向上する。
なお、上記の静電アクチュエータは、インクジェットプリンタに限らず、他の液滴吐出装置にも用いることができる。例えば、他の液滴吐出装置としては、プロテインチップやＤＮＡチップの作製、有機ＥＬ製造装置や液晶表示装置のカラーフィルタの製造、インクジェット法による配線基板の作製などに用いることが挙げられる。また、かかる静電アクチュエータは、光スキャナなど、液滴吐出装置以外の装置にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッドの縦断面図。
【図２】図１に示すインクジェットヘッドのキャビティ基板の製造方法を説明するための縦断面図。
【図３】図１に示すインクジェットヘッドの電極基板の製造方法を説明するための縦断面図。
【図４】図１に示すインクジェットヘッドの電極基板の製造方法を説明するための縦断面図。
【図５】図１に示すインクジェットヘッドの接合基板の製造方法を説明するための縦断面図。
【図６】図１に示すインクジェットヘッドの接合基板の製造方法を説明するための縦断面図。
【図７】図１に示すインクジェットヘッドの接合基板の製造方法を説明するための縦断面図。
【図８】図１に示すインクジェットヘッドの積層体の製造方法を説明するための縦断面図。
【図９】本発明の実施の形態２にかかるインクジェットヘッドの電極基板の製造方法を説明するための縦断面図。
【図１０】本発明の実施の形態３にかかるインクジェットヘッドの電極基板の製造方法を説明するための縦断面図。
【図１１】本発明の実施の形態４に係るインクジェットヘッドの縦断面図。
【図１２】本発明のインクジェットプリンタの斜視図。
【符号の説明】
【００７３】
１  インクジェットヘッド、２  キャビティ基板（第１の基板）、３  ノズル基板、４  電極基板（第２の基板）、４ａ  電極基材、４ｂ  転写層、２３  振動板、４１  電極溝、４２  個別電極（対向電極）、８１  押し型、１００ａ〜１００ｃ  エッチングストップ層、２００  インクジェットプリンタ。
【図１】
2007111950.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2007111950.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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